18. (24分)實驗小組通過探究杠桿的平衡條件,來解釋桔槔的使用原理。
(1) 實驗前,杠桿水平靜止如圖甲,此時杠桿處于
平衡
狀態(平衡/非平衡).將杠桿左下角物塊M取走后,不調節平衡螺母,杠桿
不能
保持水平位置靜止(仍能/不能).
(2) 調節杠桿水平平衡,進行多次實驗,數據記錄如下表：
|次數|動力$F_{1}/N$|動力臂$l_{1}/cm$|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/cm$|
|---|---|---|---|---|
|1|2|12.0|1|24.0|
|2|2|5.0|1|10.0|
|3|3|10.0|2|15.0|
|4|4|12.0|3|16.0|
①分析表中的數據,歸納出杠桿的平衡條件是
$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$
(用表格中的字母表示).多次實驗的目的是
尋找普遍規律，避免偶然性
.
②如圖乙,此時在兩側鉤碼下各加掛一個鉤碼,杠桿
右端
(左端/右端)下沉.
(3) 桔槔是我國古代的取水工具,如圖甲,在井邊豎一根樹杈,架上一根橫木,橫木一端綁上大石塊,另一端系繩和水桶,簡化圖如圖乙.若水桶盛滿水后,為減小人向上提水的拉力,根據杠桿的平衡條件,可以
增大
(增大/減小)石塊的質量或向
右
(左/右)移動杠桿的支點.
(4) 圖丙為桔槔在水平位置平衡的模型,A處所吊水和水桶的總質量為$m_{1}$,O處為支點,杠桿的質量為$m_{0}$,重心在C處,B處所掛石塊的質量為$m_{2}$,$AO=l_{1}$,$OC=l_{0}$,$OB=l_{2}$.請寫出$l_{2}$的表達式,$l_{2}=$
$\frac{m_{1}l_{1}+m_{0}l_{0}}{m_{2}}$
(用字母$m_{0}$、$m_{1}$、$m_{2}$、$l_{0}$、$l_{1}$表示).
